Bei Parkinson versagt die molekulare Leibgarde – ETH News

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Die Parkinson-Krankheit ist geprägt von einem fortschreitenden Absterben von Nervenzellen im Gehirn. Die genauen Ursachen sind bis heute nicht bekannt. Daher ist die Entwicklung wirkungsvoller Therapien so schwierig. Bekannt ist, dass das im Gehirn vorkommende Protein α-Synuclein an der Krankheit beteiligt ist.

Forschende an der ETH Zürich und am Biozentrum der Universität Basel haben nun herausgefunden, dass «Leibwächter-Proteine» (Chaperone) bei der Entwicklung von Parkinson ebenfalls eine Rolle spielen: In gesunden Zellen ist α-Synuclein stets von solchen Chaperonen umgeben. Die Chaperone sorgen so dafür, dass α-Synuclein funktionstüchtig bleibt. Schwerwiegende Folgen hat es jedoch, wenn die Chaperone ihrer Leibwächter-Funktion nicht mehr nachkommen können.

Dazu kann es zum Beispiel kommen, wenn chemische Veränderungen am Protein α-Synuclein, wie sie auch bei der Parkinson-Krankheit zu beobachten sind, die Wechselwirkung mit den Chaperonen stören oder wenn die Chaperone altersbedingt weniger aktiv sind. Dies führt dazu, dass sich «unbegleitete» α-Synuclein-Proteine an innerzelluläre Membranen – jene der Mitochondrien (Zellkraftwerke) – heften, dort aggregieren und unter anderem die Membranen nach und nach zerstören. Aus Membrantrümmern und α-Synuclein bilden sich Lewy-Körperchen genannte innerzelluläre Ablagerungen, die für Parkinson typisch sind, wie andere Wissenschaftler kürzlich zeigten.

Neues Aufgabengebiet von Chaperonen entdeckt

Chaperone waren bisher dafür bekannt, dass sie Proteinen helfen, ihre funktionsfähige dreidimensionale Struktur zu erhalten: Proteine werden in den Zellen zunächst als fadenförmige Moleküle hergestellt. Indem sich Chaperone daran heften, sorgen sie dafür, dass sich die Proteine zur richtigen Form zusammenlagern. «In unserer Arbeit zeigen wir nun, dass Chaperone noch eine weitere Aufgabe haben: Indem sie sich dynamisch an Proteine heften, können sie auch die Proteinfunktion regulieren», sagt Roland Riek, Professor für physikalische Chemie an der ETH Zürich. Er leitete die im Fachmagazin Nature veröffentlichte Arbeit zusammen mit Sebastian Huber, Professor am Biozentrum der Universität Basel.

Dass sich Chaperone dynamisch an α-Synuclein heften, zeigten die Forschenden mittels «In-cell NMR-Spektroskopie». Die NMR-Spektroskopie ist eine Methode, mit der Wissenschaftler die dreidimensionale Struktur von Molekülen und Molekülansammlungen aufklären. Normalerweise müssen die Moleküle dafür gereinigt in Lösung vorliegen. Bei der relativ jungen «In-cell NMR-Spektroskopie» finden die Messungen direkt in biologischen Zellen statt.

Die gewonnenen Erkenntnisse dürften neue Impulse zur Behandlung von Parkinson liefern. Laut den Wissenschaftlern sollten künftig auch die Chaperone sowie die Aufrechterhaltung ihrer Funktionsfähigkeit bei der Entwicklung von Parkinson-Therapien in Betracht gezogen werden.

Dieser Artikel basiert auf einem Text des Biozentrums der Universität Basel.

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